光沒有質量,為何還會被黑洞吞噬?相對論給出了答案!

2020-12-06 宇宙奇妙觀

文——木木魚

作為人類歷史上三位「科學巨人」之一 ,愛因斯坦的相對論雖然在他生前存在著很多質疑聲,同時他也並沒有憑藉相對論成功獲得諾貝爾物理學獎,但是近半個多世紀以來,伴隨著人類科學的不斷發展和進步,人們開始逐漸發現愛因斯坦在相對論中的很多觀點都是正確的,比方說黑洞。

包括另一位偉大的物理學家霍金,生前他也不曾認為黑洞真的存在於宇宙之中,一直到今年人類歷史上第一張黑洞照片成功發表,人們才真正地意識到愛因斯坦之前在相對論中關於黑洞的一切推測或許都是對的,在相對論中愛因斯坦表示:只要一個物體存在質量,那麼它就非常有可能會引起時空的彎曲。

在愛因斯坦之前還有一位偉大的物理學家不得不說,他就是牛頓,牛頓的萬有引力證明了只要存在質量,物體和物體之間就可以互相吸引,比如說我們要向太空發射一枚人造探測器,為力擺脫地球的引力,我們就需要讓這顆探測器的速度達到一個固定範圍也就是第二宇宙速度,它才可以成功地從地球表面逃逸。

而根據愛因斯坦的相對論,黑洞是宇宙中最神秘的天體之一,它可以將光吸收進去,而且光一旦進入黑洞將無法逃逸出來。可是眾所周知光是沒有質量的,按理說本不應該被黑洞所吸引,難道愛因斯坦和牛頓他們的說法全都錯了嗎?根據科學家們的解釋,光之所以在進入黑洞後無法逃逸,最主要的一個原因就是黑洞的曲率引力非常的強大,所以光根本就沒有辦法從黑洞的控制中逃脫。

我們都知道能夠決定逃逸速度的一共有兩個方面,第一是物體的質量,第二就是物體的引力,地球目前在宇宙中的逃逸速度是11.2公裡每秒,而黑洞的逃逸速度為30萬公裡每秒,而且質量越大的黑洞其逃逸速度也越大。因此光一旦進入黑洞範圍就會被吸收,根本沒機會逃逸。

根據牛頓和愛因斯坦的觀點,引力是在質量的相互作用下才產生的,不過對於一些自身無質量而又有極強能量的物質也可以與黑洞的引力發生相互作用。而光恰好是這類物質,因此當光靠近黑洞就會被黑洞所吞噬。

科學家們介紹其實準確點來說,並不是沒有任何質量的光被黑洞給吸收了進去,而是在黑洞的周圍因為黑洞的大質量而扭曲了時空,當光抵達黑洞的邊緣,它如果想繼續前進就會進入黑洞的時空之中,同時伴隨著時空的扭曲自身也發生了彎曲,所以真正將光困在黑洞中出不來的其實是黑洞造成的時空扭曲,而並不是表面的黑洞引力現象。

各位小夥伴大家認為沒有質量的光無法從黑洞中逃逸,原因都有哪些呢?歡迎留言討論,發表自己的高見!

相關焦點

  • 黑洞為何會吞噬光?被黑洞吞噬的物質都去哪裡了?
    按照牛頓經典力學的詮釋,有質量的物體才有引力,而光是沒有質量(靜質量)的,所以黑洞應該不會吞噬光。但事實並非如此,黑洞會吞噬一切靠近的物質,哪怕光也不例外。很明顯牛頓經典力學無法解釋這種現象。這裡就需要用到愛因斯坦的相對論,有兩種詮釋方式。第一,愛因斯坦質能方程表明,能量和質量其實是等價的,是一種事物的兩面性,質量就是能量,能量就是質量。而光就是能量,所以也可以理解為光就是質量,有質量的物質就會被黑洞吸引。光具有的是動質量,與一般物體的質量是有區別的。
  • 光沒有質量,為何會被黑洞吸引?
    ●光有沒有質量?經嚴格的科學實驗證實,光是沒有質量的,嚴格來說沒有靜止質量。自然界中除了光子,傳遞強力的膠子也是沒有靜止質量的。愛因斯坦從狹義相對論中推導出的質能方程告訴我們:質量和能量是物體同一性質的兩個不同度量方式,能量和質量是高度統一的,有能量的物體便具有質量,有質量的物體也擁有能量。根據質能方程E=mc^2,便可推導出光的質量為hv/c^2,光的這種質量被稱之為動質量或者相對論質量。
  • 黑洞吞噬一切,但光沒有質量,為什麼也會被黑洞吸引?
    沒有任何物質可以從黑洞之中逃逸而出,其中也包括宇宙中運動速度最快的光,而這也是黑洞名字的由來,既然進入黑洞的光無法再次出來,所以黑洞的視界內部便成為了一片永遠不可見的區域,對這片區域用「黑」來形容再恰當不過了。然而,這裡有一個令人不解的問題,那就是為什麼光無法從黑洞之內逃逸而出?
  • 黑洞吞噬一切,但光沒有質量,為什麼也會被黑洞吸引?
    沒有任何物質可以從黑洞之中逃逸而出,其中也包括宇宙中運動速度最快的光,而這也是黑洞名字的由來,既然進入黑洞的光無法再次出來,所以黑洞的視界內部便成為了一片永遠不可見的區域,對這片區域用「黑」來形容再恰當不過了。然而,這裡有一個令人不解的問題,那就是為什麼光無法從黑洞之內逃逸而出?極高的質量和密度賦予了黑洞極為強大的引力,但光並不同於其它的物質,它沒有質量。
  • 光沒有質量,為何還會受引力影響?廣義相對論做出了解釋
    如果光子無質量,為何光受引力影響?這是一個非常棒的問題 … 首先,愛因斯坦的廣義相對論回答了這個問題。 (劇透預警,光沿測地線傳播,測地線在人類日常生活中遇到的情況裡大致相當於直線,但它們因引力而彎曲)。
  • 光線有沒有質量?如果沒有,黑洞為何能夠吸住光呢?
    黑洞是愛因斯坦廣義相對論預測出的一種天體,根據廣義相對論,凡是存在質量的物體,就會對所在的時空產生影響,使周圍的時空產生不同程度的彎曲,從而這個物體之外的其它物體,就會沿著彎曲的空間進行運動,因此廣義相對論從另外一個角度,很好地詮釋了萬有引力產生的原因,對於人們深入認識宇宙運行和演化規律提供了重要理論支撐
  • 光沒有質量,黑洞是怎樣把它吸住的?答案其實很有趣
    那麼,黑洞是如果吸住零質量的光的呢?光也有質量按照狹義相對論,光沒有靜止質量,凡是具有靜止質量的東西都無法達到光速。不過在發表狹義相對論兩年後,愛因斯坦就發布了一條光的能量計算公式:E=hv。公式裡E是光子的能量,h是普朗克常數,v是光子的頻率。
  • 光沒有質量,黑洞是怎樣把它吸住的?
    那麼,黑洞是如果吸住零質量的光的呢?光的相對論質量按照狹義相對論,光沒有靜止質量,凡是具有靜止質量的東西都無法達到光速。,但並非靜止質量,而是相對論質量,與靜質量相對,你也可以把它理解為光子的動質量。既然有了質量(相對論質量),光子自然是會受引力影響的,所以,根據愛因斯坦給出的光子相對論質量,大家即使用牛頓的萬有引力理論,也能得到光被大質量天體(如太陽)吸引的結果,這將導致,即使在牛頓理論體系下,光的行進方向也會被大質量天體(如太陽)改變,也就是說光線會被彎曲!
  • 光沒有質量,黑洞是怎樣把它吸住的?答案可能比你想像的更有趣
    光也有質量按照狹義相對論,光沒有靜止質量,凡是具有靜止質量的東西都無法達到光速。不過在發表狹義相對論兩年後,愛因斯坦就發布了一條光的能量計算公式:E=hv。,但並非靜止質量,而是相對論質量,與靜質量相對,你也可以把它理解為光子的動質量。
  • 光沒有質量,黑洞是如何把它吸住的?答案或許比你想像的更有趣
    很久以前人們就已經意識到了光的重要性,光的存在對於人類的發展是相當重要的,甚至有不少文人騷客以光為主題寫下了不少經典詩歌。其中流傳最廣的應該就是「我本可以容忍黑暗,如果我不曾見過太陽」了。雖然人們發現光的傳播速度非常之快,並且光還具有比較好的穿透性,人們利用光的這些特性研製出了不少關於光學的先進發明。但是當人們將研究對象改變為宇宙的時候,發現原來還有光都逃脫不了的地方。這個地方其實就是黑洞,並且確切來說黑洞其實是一種天體。黑洞可以說是目前人類發現的宇宙中最危險的一種存在,畢竟這種天體能夠吞噬一切,哪怕是光也會迷失在其中再也沒有辦法出來。
  • 有質量才有引力,光子沒有質量,但黑洞能把光吸住,這不矛盾嗎?
    茫茫宇宙,最快不過光速,最神秘不過黑洞,在現代物理學中,光速和黑洞一直以來都是熱門的話題,黑洞是一個密度可以大到連光都無法逃逸的一種天體,可以吞噬一切物質,而光具有目前真空中傳播最快的速度。黑洞可以吞噬一切物質, 那為什麼連光都無法逃脫呢?
  • 光沒有質量,為什麼會被黑洞吸進去?或許是自己跑進去的
    光沒有質量,黑洞為什麼可以吸住光?光並不是被黑洞吸進去的,而是自己走進的。關於引力,目前有兩種描述:(1)牛頓經典物理,萬有引力(2)愛因斯坦廣義相對論,時空幾何牛頓萬有引力,被黑洞「吞噬」的光宇宙質量為王,想要成為黑洞需要足夠的大的質量,除此之外還有另外一個關鍵因素:密度。
  • 光沒有質量,為什麼會被黑洞吸進去?或許是自己跑進去的
    光沒有質量,黑洞為什麼可以吸住光?光並不是被黑洞吸進去的,而是自己走進的。,時空幾何牛頓萬有引力,被黑洞「吞噬」的光宇宙質量為王,想要成為黑洞需要足夠的大的質量,除此之外還有另外一個關鍵因素:密度。演變成黑洞的恆星質量比黑洞還大,但它卻無法把光吸進去,因為它體積(半徑)太大,不夠密集,因此單位空間內的質量大小才是決定引力的關鍵因素,光之所以無法逃脫黑洞就是因為黑洞足夠的緻密,例如火箭可以飛出地球,但如果把地球壓縮到玻璃球大小就會成為一個「超小型」黑洞(忽略蒸發),那麼當光進入這個超小黑洞時也無法逃脫。
  • 既然光子沒有質量,為什麼還會被黑洞吸引?
    先說說第一個問題,光子到底有沒有質量,答案是靜止的光子沒有質量,但光子一旦出現,就會一直往前飛,所以靜止的光子是不存在的。那麼當光子運動起來的時候,它就具有能量和動量,所以宇宙中的光子肯定都有質量,有質量就意味著光子會受到引力的作用,所以它被黑洞吸引並不奇怪。
  • 光的相對論質量
    但是有些人為了自圓其說,非的說有,它的靜止質量是「0的無窮大次方」,那還不是0嗎?。就跟非要說「妻子不是老婆,是孩子他娘」一個道理。  根據廣義相對論,光是有相對論質量的,E=mc2,如果光子沒有質量,那能量就為0,這不是扯淡嗎?能量為0你怎麼發生光電效應?首先廣大光伏產業的從業者就不答應,你這等於說他們的太陽能電池是騙人的。
  • 為什麼黑洞的空間是扭曲的,能吞噬一切物質?科學家給出了猜想
    眾所周知,宇宙中存在黑洞,而黑洞能吞噬一切,包括光都不可倖免。根據愛因斯坦廣義相對論,在宇宙中,時間與空間不是孤立存在的,它們是相互依存緊密不可分開的。但是黑洞能改變周圍的時間與空間,黑洞的時間與空間是扭曲的。
  • 黑洞吞噬光、恆星、中子星,黑洞中心是什麼?
    黑洞是一種特殊的天體,"黑"意味著它不會向外界發射或反射任何光,"洞"意味著它可以吞噬任何物質,包括光,一旦墜落進去,就會成為它的一部分。黑洞吞噬天體,被認為是目前宇宙中最神秘和最令人震驚的場景。最近,科學家第一次觀察到黑洞吞噬中子星的引力波。黑洞還吞下了些什麼?
  • 宇宙黑洞能吞噬一切物體,被吞噬的物體去哪了?科學家給出答案
    宇宙黑洞能吞噬一切物體,被吞噬的物體去哪了?科學家給出答案自古以來,人類始終都在探索浩瀚無垠的宇宙,從觀測到實地探索,人類為此付出了巨大的心血,遺憾的是,即使如此,人類對於宇宙的認識依舊顯得不盡人意,宇宙中神秘的黑洞,有著巨大的吸引力,不得不說,這類黑色物質的質量十分龐大,無論是恆星、行星,還是光等物質,它都能輕易吞噬,在科學家們看來,黑洞的存在仿若巨大的漩渦,甚至沒有任何物質能夠逃脫它的手掌。
  • 為什麼光沒有質量,卻會被黑洞吸引?愛因斯坦:它是自願的
    圖:黑洞吞噬光關於這個問題,牛頓有牛頓的解釋方法,不過太為牽強,而愛因斯坦的解釋更為靠譜,就是比較抽象,我們先由淺入深說說牛頓的,再說說愛因斯斯坦的。一、牛頓——萬有引力引力加速度逃逸速度黑洞視界二、愛因斯坦——廣義相對論引力時空彎曲一維到四維時空的螞蟻簡述時空幾何黑洞的曲率光只是走了正確的路線三、光子的質量與光子的宿命及宇宙的終結
  • 這是一個有這百萬個太陽的質量,每天吞噬著星星的黑洞
    這裡有一個是太陽質量34億倍的黑洞,正在每天粗暴的吞噬周圍的恆星。在20世紀60年代,科學家們開始推測在宇宙中可能有質量非常巨大的黑洞——超大質量黑洞(SMBHs)——他們可以給活躍星系的核提供能量(也稱類星體)。